有機胺脫硫工藝脫硫劑回收裝置及脫硫劑回收利用方法與流程

本發明涉及燒結煙氣有機胺濕法脫硫系統脫硫劑成分的回收技術，更具體地，本發明的實施方式涉及一種有機胺脫硫工藝脫硫劑回收裝置及脫硫劑回收利用方法。

背景技術：

現有燒結煙氣脫硫主要采用濕法煙氣脫硫技術，脫硫系統運行后，由于燒結煙氣經噴淋降溫、洗滌或在50℃～60℃吸收，吸收完成后煙氣夾帶大約12％～14％的水量，其含有許多脫硫劑(吸收劑)成分，通過回收段或捕物裝置進行回收捕集脫硫劑(吸收劑)，但仍有大量脫硫劑隨煙氣夾帶逃逸，測算大概有0.8～1.2t/天的脫硫劑損失，且造成塔頂有降雨現象。特別是脫硫劑含有腐蝕性或者價格較高的脫硫系統，如氨法脫硫、有機胺脫硫等，夾帶損耗占脫硫成本比較高，脫硫劑的回收是脫硫系統正常運行及市場競爭的保證。目前市場上捕霧裝置較多，主要是絲網、折流板及鮑爾環填料等，對煙氣夾帶捕集效果較差，為此，研究一種捕霧效果較好，減少煙氣含水率的裝置或者回收脫硫劑的裝置已迫在眉睫。

技術實現要素：

本發明克服了現有技術的不足，提供一種有機胺脫硫工藝脫硫劑回收裝置及脫硫劑回收利用方法，以期望可以解決現有有機胺脫硫工藝中煙氣夾帶損耗嚴重的問題。

為解決上述的技術問題，本發明的一種實施方式采用以下技術方案：

一種有機胺脫硫工藝脫硫劑回收裝置，包括超重力旋轉床、回收槽和溶液槽，所述超重力旋轉床的上端面設置煙氣出口、下端面設置回收液出口、側面中部設置第一類進口和第二類進口，側面下部設置第三類進口，所述超重力旋轉床的回收液出口與回收槽連通，所述回收槽與溶液槽連通并在其連接管路上設置第一自動閥，所述第一類進口連接新水提供系統，所述第二類進口與回收槽連通并在其連接管路上設置第二自動閥，所述溶液槽與脫硫系統連接并通過增壓泵將溶液槽中的溶液輸送至脫硫系統，所述脫硫系統脫硫后得到的煙氣的出口連接至超重力旋轉床的第三類進口；所述超重力旋轉床包括外殼，從外殼底部至頂部貫穿一根轉軸，轉軸下端連接電機，位于外殼內部并固定在轉軸上的轉子分為上中下三個部分，上部分轉子是由聚丙烯材質制成的環狀填料填充在轉子固定件內形成，中部分轉子為三葉扇，下部分轉子是由不銹鋼折流板填料填充在轉子固定件內形成。

上述有機胺脫硫工藝脫硫劑回收裝置中，所述第一類進口和第二類進口連接液體分布器，液體分布器位于所述下部分轉子的中心。

上述有機胺脫硫工藝脫硫劑回收裝置中，所述新水提供系統包括新水提升泵、連接新水提升泵和第一類進口的管道以及設置在該管道上的第三自動閥。

上述有機胺脫硫工藝脫硫劑回收裝置中，所述聚丙烯材質制成的環狀填料的直徑為1～3cm、高度為3～5cm，并且該環狀填料內部設置多根擋板，煙氣夾帶脫硫劑和水分撞擊到擋板上，提高環狀填料對脫硫劑和水分的攔截捕集能力。

所述環狀填料的兩個端口分別設置三葉型擋板，所述三葉型擋板是三根擋板匯集于一點形成的一體結構，并且相鄰擋板之間的夾角相等，兩個三葉型擋板的中心通過一根中心擋板連接；所述環狀填料的內部還設置至少兩根擋板，并且兩根擋板的一端錯落固定在所述中心擋板上，這兩根擋板也與組成三葉型擋板的任意一根擋板不平行。一種較為可行的結構是在環狀填料的內部設置三根擋板，并且這三根擋板的一端錯落固定在所述中心擋板上，同時這三根擋板的投影正好平分三葉型擋板的每一個夾角。

上述有機胺脫硫工藝脫硫劑回收裝置中，所述不銹鋼折流板填料是由316L不銹鋼制成，其厚度為1～2mm。不銹鋼折流板填料是由多層厚度為1～2mm的316L不銹鋼板制成，多層316L不銹鋼折流板并排豎向放置，形成從超重力旋轉床轉子中心到外殼內壁引流槽的水流通道，以及從超重力旋轉床底部到上部分轉子的氣流通道，大致為橫向運動的液體與大致為豎向運動的氣體在通道中相撞并撞擊到折流板上。

上述有機胺脫硫工藝脫硫劑回收裝置中，在所述外殼的內底面還設置了貯水池，外殼的側面設置引流槽，引流槽末端位于貯水池內部。

上述有機胺脫硫工藝脫硫劑回收裝置中，回收槽與第二類進口之間的管路上設置回收液循環泵，回收槽與溶液槽之間的管路上也設置回收液循環泵，或者上述兩條管路共用同一個回收液循環泵。

本發明還提供了有機胺脫硫工藝脫硫劑回收利用方法，采用上述裝置，并包括以下步驟：

(1)啟動超重力旋轉床，控制轉子的轉速為700～1000轉/分鐘，將脫硫系統排出的脫硫后的煙氣從第三類進口導入超重力旋轉床，同時啟動新水提供系統，保持第一自動閥和第二自動閥關閉，向超重力旋轉床內導入新水，新水流量為40～80m³/h；煙氣在不銹鋼折流板填料的旋轉剪切力作用下被新水充分洗滌，煙氣中的部分脫硫劑及水分被捕集，接著煙氣進入聚丙烯材質制成的環狀填料中，煙氣中的剩余脫硫劑及水分被進一步捕集，然后煙氣從煙氣出口排出；

(2)在步驟(1)進行的過程中，取樣檢測回收槽中溶液的脫硫劑的濃度，當其質量濃度≥5％時，開啟第一自動閥，將回收槽中的溶液導入溶液槽中，然后重復前面的步驟；當其質量濃度＜5％時，關閉新水提供系統和第一自動閥，打開第二自動閥，將回收槽中的溶液從第二類進口返回超重力旋轉床中代替步驟(1)所述的新水循環捕集脫硫劑直到回收槽中溶液的脫硫劑的質量濃度≥5％時，關閉第二自動閥，開啟第一自動閥和新水提供系統，將回收槽中的溶液導入溶液槽中，并引入新水重復前面的步驟。

上述有機胺脫硫工藝脫硫劑回收利用方法中，有機胺脫硫劑的濃度檢測方法為氣相色譜-質譜聯用測定。

下面對本發明的技術方案進行進一步的說明。

脫硫系統運行后，開啟超重力旋轉床及新水提升泵，當有機胺吸收液吸收煙氣中SO₂后，煙氣夾帶約14％的水分及脫硫劑進入超重力旋轉床，新水通過液體分布器分散到轉子的填料中，調節轉速700～1000r/min后，控制新水流量40～80m³/h，在折流板填料旋轉剪切力作用下煙氣被充分洗滌，捕集脫硫劑成分及攔截夾帶水分，含水煙氣進入上部環狀填料層，進一步捕集霧化小液滴及脫硫劑成分，完成后煙氣從上部煙氣出口排出，含脫硫劑的水溶液沿引流槽進入貯水池，再經回收液出口流入回收槽，取樣檢測脫硫劑濃度。當濃度小于5％時，開啟回收液循環泵使回收槽中的溶液進入旋轉床，此時新水提升泵停止，按照新水運行方法實行循環回收脫硫劑，直至濃度達到約5％后，輸送至溶液槽，此時開啟新水泵，同時同步轉換，溶液經溶液增壓泵輸送至脫硫系統，在該溶液中還可添加少量新脫硫劑，以保持脫硫系統脫硫劑濃度在穩定水平，保證脫硫效果。采用此裝置及方法可以有效回收煙氣夾帶的脫硫劑成分，降低塔頂降雨，降低了有機胺脫硫工藝的運行成本。

本發明中捕捉有機胺類脫硫劑(包括醇胺、二乙烯三、羥乙基乙二胺等混合吸收劑)是采用軟水與煙氣中水滴碰撞捕集，屬液-液融合形成大液滴碰撞到折流板而流下來，捕集過程中填料與氣體不發生化學反應，填料起到分散水滴及碰撞捕集的物理作用。

折流板填料材質采用316L不銹鋼，厚度1～2mm，液滴碰撞后快速流下，環狀填料阻力較小，采用聚丙烯材質，高度3～5cm，直徑1～3cm，比表面積大且耐腐蝕，可以很好的捕集小液滴。

與現有技術相比，本發明的有益效果之一是：本發明解決了有機胺脫硫工藝煙氣夾帶脫硫劑損失及塔頂降雨的問題，高效回收利用脫硫劑，并使脫硫系統脫硫劑濃度及脫硫效果的穩定，可較大降低該工藝的運行成本，本發明主要通過物理碰撞和捕集回收脫硫劑，捕集脫硫劑的填料可長期使用，更換頻率低，回收效率高。

附圖說明

圖1示出了本發明有機胺脫硫工藝脫硫劑回收裝置的整體結構；

圖2為本發明有機胺脫硫工藝脫硫劑回收裝置的超重力旋轉床結構示意圖；

圖3為本發明所述聚丙烯材質制成的環狀填料的結構示意圖；

其中，1-超重力旋轉床，2-貯水池，3-第三類進口，4-引流槽，5-第一類進口，6-轉子固定件，7-煙氣出口，8-轉軸，9-轉子，10-聚丙烯材質制成的環狀填料，11-不銹鋼折流板填料，12-液體分布器，13-第二類進口，14-回收液出口，15-新水提升泵，16-第三自動閥，17-回收槽，18-回收液循環泵，19-第二自動閥，20-第一自動閥，21-溶液增壓泵，22-溶液槽，23-脫硫系統，24-外殼，25-三葉扇，26-擋板，27-中心擋板。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明所述有機胺脫硫工藝脫硫劑回收裝置的原理是：燒結煙氣經有機胺脫硫劑(吸收劑)處理后，夾帶脫硫劑的煙氣經超重力旋轉床處理，捕集水分及回收脫硫劑，回收液集中于回收槽，循環用于捕集煙氣的夾帶物，至回收液中有機胺脫硫劑濃度達到5％時返回脫硫系統的脫硫液儲槽(溶液槽)。

如圖1和圖2所示，有機胺脫硫工藝脫硫劑回收裝置包括超重力旋轉床1、回收槽17和溶液槽22，在工作狀態下，超重力旋轉床內部的轉子會不停的轉動。超重力旋轉床1的上端面設置煙氣出口7，當脫硫系統排出的煙氣經超重力旋轉床捕集回收脫硫劑和水分后從煙氣出口7排出。超重力旋轉床1的下端面設置回收液出口14，從液體分布器噴入填料的水或溶液經轉子旋轉被甩出填料后，匯集到外殼的底部，然后從回收液出口14流出超重力旋轉床，進入回收槽17中。超重力旋轉床1的側面中部設置第一類進口5和第二類進口13，側面下部設置第三類進口3，第一類進口5和第二類進口13是進水口，第三類進口3是進氣口，進氣口的位置較低，接近超重力旋轉床的底部，這樣氣體進入超重力旋轉床之后，能夠迅速分布到填料底部的空腔中并從填料底部進入填料中。超重力旋轉床的回收液出口14與回收槽17連通，回收槽17與溶液槽22連通并在其連接管路上設置第一自動閥20，第一類進口5連接新水提供系統，第二類進口13與回收槽17連通并在其連接管路上設置第二自動閥19，溶液槽22與脫硫系統23連接并通過增壓泵21將溶液槽中的溶液輸送至脫硫系統，脫硫系統脫硫后得到的煙氣的出口連接至超重力旋轉床的第三類進口3。超重力旋轉床包括外殼24，從外殼底部至頂部貫穿一根轉軸8，轉軸8下端連接電機(圖中未示出)，位于外殼內部并固定在轉軸上的轉子9分為上中下三個部分，上部分轉子是由聚丙烯材質制成的環狀填料10填充在轉子固定件6內形成，中部分轉子為三葉扇25，下部分轉子是由不銹鋼折流板填料11填充在轉子固定件內形成。轉子固定件6的作用是將填料(包括折流板填料和環狀填料)固定，使其能夠隨轉軸8轉動，并且轉子固定件6屬于框架結構，它允許氣體從下向上移動，也允許液體從轉子中部向外移動，直到氣體從下往上排至超重力旋轉床外，而液體從內至外排至轉子外。下部份轉子的折流板式填料使煙氣水分多次撞擊形成大液滴，上部份轉子中規整的環狀塑料小填料能夠捕集細小粒徑的霧狀脫硫劑，進一步回收脫硫劑及水汽，保證煙氣夾帶量降低到最小，減少塔頂煙囪降雨。轉子中的所有填料與煙氣中的夾帶物不參與化學反應，而是利用填料較大的比表面積與煙氣中小液滴碰撞而將其截留下來。當下部分轉子中的煙氣向上蔓延時，受到三葉扇25的進一步剪切撞擊和加速，使液滴更加快速地撞擊到上部分轉子的填料中，加強煙氣中脫硫劑及水分的捕集力度。

超重力旋轉床為立式，一個或多個并聯組成，煙氣下方側進，上方出，保證煙氣進入超重力旋轉床后能夠充分接觸轉子中的填料，有利于捕集水分和脫硫劑。

為了使液體進入超重力旋轉裝置后能夠迅速散布開以及均勻分散，第一類進口5和第二類進口13連接液體分布器12，液體分布器位于所述下部分轉子的中心。液體分布器可以設置在轉軸周圍，出水口面向填料。

上述新水提供系統包括新水提升泵15、連接新水提升泵和第一類進口的管道以及設置在該管道上的第三自動閥16。新水提升泵15初次將軟水輸送至超重力旋轉床的第三類進口(進氣口)，捕集煙氣夾帶成分后，利用自流到回收槽，回收槽下方連接回收液循環泵，回收液循環泵將回收液返回超重力旋轉床。

為了獲得更好的捕集效果，所述聚丙烯材質制成的環狀填料的直徑為1～3cm、高度為3～5cm，所述不銹鋼折流板填料是由316L不銹鋼制成，其厚度為1～2mm，環狀填料內部設置多根擋板。圖3示出了本發明聚丙烯材質制成的環狀填料的一種結構示意圖，環狀填料的兩個端口分別設置三葉型擋板，三葉型擋板是三根擋板26匯集于一點形成的一體結構，并且相鄰擋板之間的夾角相等，兩個三葉型擋板的中心通過一根中心擋板27連接；所述環狀填料的內部還設置至少兩根擋板，并且兩根擋板的一端錯落固定在所述中心擋板上，這兩根擋板也與組成三葉型擋板的任意一根擋板不平行。環狀填料內部的擋板結構有助于提高環狀填料對煙氣中剩余水汽和脫硫劑的捕集。

為了減小從填料中流出的液體對外殼底部的沖擊力，本發明在所述外殼的內底面還設置了貯水池2，外殼的側面設置引流槽4，引流槽4末端位于貯水池2內部。填料中的水捕集煙氣中的脫硫劑后在超重力旋轉床的轉子旋轉過程中被甩至轉子外，沿外殼內壁處的引流槽4流入貯水池2中，貯水池2液滿溢流，減小了液體下流時對外殼底部的沖擊，溢流出來的液體從回收液出口14流入回收槽17。

回收槽17與第二類進口13之間的管路上設置回收液循環泵18，實現回收槽中的液體循環捕集煙氣中的脫硫劑，增大回收槽中液體的脫硫劑含量，含量達標后再將液體引入溶液槽中，作為脫硫系統的脫硫劑溶液使用；回收槽17與溶液槽22之間的管路上也設置回收液循環泵，當回收槽中的液體的脫硫劑含量達標的時候才啟用該管路上的回收液循環泵，將回收槽中的液體引入溶液槽中；或者如圖1所示，上述兩條管路共用同一個回收液循環泵，通過第一自動閥20和第二自動閥19來控制回收槽中液體的流向。

上述裝置在使用過程中，要控制轉子的轉速為700～1000轉/分鐘。如果轉速太低，煙氣中夾帶的成分分離效果差，轉速太高，又會將煙氣中夾帶成分剪切為更小的液滴，難以回收。

上述裝置首次運行時，先通過新水提升泵向超重力旋轉床打入一定量的軟水(新水)，煙氣與軟水成錯流通過下部份轉子中的折流板式填料，控制轉子轉速為700～1000轉/分鐘，煙氣經軟水捕集后進入上部轉子填料進一步除霧，回收的含有機胺脫硫劑的水溶液沿轉子外殼從下部流出，進入回收槽，再通過連接的回收液循環泵打入超重力旋轉床(可以與首次進軟水同口)進行循環回收，循環量控制40～80m³/h，至循環液中有機胺脫硫劑濃度達到5％(脫硫劑濃度采用氣相色譜-質譜聯用測定)，排入脫硫系統的溶液儲槽，同時補新軟水進入，脫硫劑的有效回收保證了脫硫系統脫硫劑濃度的平衡，進而保證脫硫效果，也減少了塔頂降雨，節約了脫硫運行成本。

利用上述裝置的具體實施例

攀鋼燒結煙氣含硫量高，成分復雜，選擇一種適用性強、可回收硫資源的脫硫工藝較少，為此，采用了自主研發的有機胺法循環脫硫工藝，不僅可適用現有燒結煙氣，而且每年可產硫酸20000多噸，具有較好的應用前景，符合當前的綠色發展理念。但此工藝運行過程中，由于燒結煙氣脫硫后，煙氣夾帶大約12％～14％的水量，其含有許多脫硫劑成分，測算每天大概有0.8～1.2t的脫硫劑損失，且造成塔頂有降雨現象，目前是采用回收除霧措施，僅有20％～30％的回收效果。采用本發明所述的裝置和方法，強化煙氣與溶液之間的傳質效果，可有效捕集煙氣中的脫硫劑成分，據現有資料分析及試驗模擬，下部份轉子的折流板式填料中煙氣與水溶液吸附效果可達到80％～85％，再經過上部份轉子中規整的環狀塑料小填料除霧，進一步降低煙氣夾帶，預計可回收85％～90％的脫硫劑成分，即0.7～1.0t/天，每天損耗為0.1～0.2t，節約脫硫劑成本15％左右，且減少了煙囪降雨，穩定了脫硫系統的正常運行，同時極大的解決了因脫硫運行成本高帶來的環保壓力。

盡管這里參照本發明的解釋性實施例對本發明進行了描述，但是，應該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內。更具體地說，在本申請公開的范圍內，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對于本領域技術人員來說，其他的用途也將是明顯的。